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流體力學基本理論范文1
[關鍵詞] 模塊化 分層次 力學 課程體系
力學既是一門重要的基礎學科,又是一門在絕大多數科學技術和工程領域具有重要作用的技術學科,特別在現代工程技術的發展與進步中起著重要作用。力學課程是工科院校中一類重要的基礎課程。我校力學課程包括“理論力學”、“材料力學”、“工程力學”、“結構力學”、“彈性力學”及“工程流體力學”等。為了適應國民經濟建設的發展對人才的需要,滿足高等教育改革的要求,在“厚基礎、寬口徑、強能力”的思想指導下,以工程技術為背景,突出工程實踐能力和創新精神培養,拓寬知識面,增強適應性。以培養學生的創新精神,培養創造性人才為核心,建立與之相適應的力學課程教學體系。
中國地質大學(北京)關于修訂本科培養方案的原則意見中提出,新的培養方案要深化通識基礎課和學科基礎課的教學改革,實施分級或分層次教學。力學類課程作為學科基礎性課程和專業基礎課程在培養方案中起著承上啟下的作用,但不同專業對力學類課程的要求不同,為此建立模塊化結構的多層次力學課程體系,為滿足不同專業的需要提供選擇,達到提高教學效率的目的。
一、力學類課程單元模塊的設置
力學類課程單元模塊的設置要圍繞為專業服務這個核心,課程體系構建要形成以能力培養為目標的課程功能模塊;要以能力為中心構建力學類課程分層次教學體系,加強學生在分析和運用等方面能力培養,提高綜合素質。課程單元模塊的設置要做到統一性和多樣性相結合,形成方向特色課程模塊,滿足不同專業學生個性發展和適應能力的需要,同時與專業發展、學科建設相互交叉,擴展學生知識面,使學生能形成合理的知識結構,增強學生適應能力和創新能力,提高學生綜合素質。
以能力培養為核心,首先要按照“必需夠用”的原則來設置課程單元模塊,單元模塊要突出應用性;其次要將力學知識與專業知識結合起來,增強力學知識的適應性,使知識能轉化為能力;最后要加強學生創新能力的培養和拓展,強化能力水平的滲透性,讓知識和能力“遷移可用”。根據以上原則,結合我校情況,共設置了22個模塊,主要內容如下:
靜力學(16學時):最基礎的一個模塊,要求掌握靜力學基本理論、受力分析、力系的合成(簡化)、力系的平衡及應用。
運動學(16學時):包括點的運動學和剛體運動學,重點是點的復合運動和剛體的平面運動。
動力學(16學時):重點是剛體和剛體系統的動力問題,包括動力學普遍定理及應用和動靜法。
分析力學基礎(16學時):屬于擴展模塊,主要內容為虛位移原理及應用、動力學普遍方程及應用、第二類拉格朗日方程及應用。
振動力學基礎(16學時):專題模塊,主要內容為單自由度系統的自由振動、衰減振動、無阻尼受迫振動及有阻尼受迫振動。
基本變形(32學時):重點研究桿件在軸向拉伸與壓縮、剪切與擠壓、圓軸扭轉、梁的平面彎曲時的內力、應力、強度、變形、剛度計算等,本模塊含實驗4學時,包括材料力學性能測試和電阻應變測量技術的應用。
應力狀態強度理論及應用(16學時):包括應力狀態理論、常用強度理論及組合變形強度計算,此外將壓桿穩定和動載荷與交變應力并入這一模塊,含實驗2學時。
能量法及靜不定系統(16學時):屬于擴展模塊,包括能量法及應用、簡單靜不定系統。
靜定結構(16學時):結構力學基本模塊,含體系的幾何組成、靜定結構內力和位移計算。
超靜定結構(1)(16學時):包括力法解超靜定結構、位移法解超靜定結構。
超靜定結構(2)(16學時):力矩分配法、矩陣位移法、影響線及內力包絡線。
結構動力學(16學時):結構力學擴展模塊,包括結構動力分析、結構穩定性計算、結構的極限載荷3個專題。
彈性力學基本理論(16學時):彈性力學平面問題和空間問題的基本理論。
彈性力學基本解法(16學時):彈性力學平面問題基本解法(含直角坐標和極坐標),柱體彈性扭轉、板的彈性彎曲。
彈塑性基本理論(16學時):應力分析理論、應變分析理論、應力與應變關系理論。
彈塑性基本方法(16學時):厚壁圓筒的彈塑性分析、柱體扭轉的彈塑性分析、板的彈塑性彎曲、塑性極限分析理論及應用。
線彈性斷裂力學(24學時):線彈性斷裂力學理論及應用、復合斷裂理論及應用。
彈塑性斷裂力學(8學時):彈塑性斷裂力學理論及應用。
損傷力學(8學時):損傷力學理論及應用。
工程流體力學基礎(16學時):流體靜力學、流體運動學、流體動力學基礎。
工程流體力學應用(16學時):流體力學在工程的應用,含實驗4學時。
有限元法基礎(16學時):有限元素法的基本理論。
二、根據單元模塊構建分層次課程體系
為構建適應不同專業的分層次力學課程體系,首先要與各專業負責人溝通,了解各專業培養目標中對力學課程的要求,在合理設計學生知識、能力、素質結構的基礎上,力求科學地處理各單元模塊及教學環節的關系,通過整體優化,改善課程結構,增強教學效果。同時要注意理論教學與實踐教學的有機結合,密切注意學科前沿的發展和學生創新思維和創新能力的培養。對不同專業學生,要考慮到因材施教的問題。
課程內容要做到精而實。要對原有課程重新進行內容的融合、疊加、拆分和滲透,刪除不必要的交叉和脫離實際的內容、增加與需求相適應的內容。將教學內容有機地組合成一種“有效、實用”的新型單元模塊,在確保教學目標的前提下,實施課程內容的整合,將知識與技能組成靈活的教學單元,以提高課程設置的實用性,實現最佳教學效果。
在設置單元模塊和與專業結合的基礎上,根據21個模塊可以方便靈活地組成不同層次、適應不同專業的力學課程,如工程力學課程:
工程力學A(48學時)=靜力學(16學時)+基本變形(32學時)
工程力學B(64學時)=靜力學(16學時)+基本變形(32學時)+應力狀態強度理論及應用(16學時)
工程力學C(64學時)=靜力學(16學時)+基本變形(32學時)+工程流體力學基礎(16學時)
其中,工程力學A適應我校對力學要求不高的理工科專業,如材料科學與工程、地質學、海洋科學等。工程力學B和C適應要求稍高的安全工程、資源勘查與工程、地球物理、地下水科學與工程、石油工程等專業。對于要求更高的勘查技術與工程、土木工程、機械設計制造及其自動化、地質學基地班,可選擇理論力學和材料力學,或者固體力學基礎。
理論力學A(48學時)=靜力學(16學時)運動學(16學時)+動力學(16學時)
理論力學B(64)=靜力學(16學時)運動學(16學時)+動力學(16學時)+分析力學基礎(16學時)或振動力學基礎(16學時)
材料力學A(48)=基本變形(32學時)+應力狀態強度理論及應用(16學時)
材料力學B(64)=基本變形(32學時)+應力狀態強度理論及應用(16學時)+能量法及靜不定系統(16學時)
固體力學基礎A(48)=基本變形(32學時)+彈塑性基本理論(16學時)
固體力學基礎B(64)=基本變形(32學時)+應力狀態強度理論及應用(16學時)+彈塑性基本理論(16學時)
對土木工程、勘查技術與工程、機械設計制造及其自動化、安全工程專業,后續課程可選擇結構力學、彈性力學、工程流體力學等課程。
結構力學A(32學時)=靜定結構(16學時)+超靜定結構(1)(16學時)
結構力學B(48學時)=靜定結構(16學時)+超靜定結構(1)(16學時)+超靜定結構(2)(16學時)
結構力學C(64學時)=靜定結構(16學時)+超靜定結構(1)(16學時)+超靜定結構(2)(16學時)+結構動力學(16學時)
彈性力學(32學時)=彈性力學基本理論(16學時)+彈性力學基本解法(16學時)
彈性力學及有限元(48學時)=彈性力學基本理論(16學時)+彈性力學基本解法(16學時)+有限元法基礎(16學時)
工程流體力學(32學時)=工程流體力學基礎(16學時)+工程流體力學應用(16學時)
對于要求更高的高年級學生或研究生可選擇彈塑性力學、斷裂力學等課程。
彈塑性力學(48學時)=彈塑性基本理論(16學時)+彈性力學基本解法(16學時)+彈塑性基本方法(16學時)
彈塑性力學及有限元(64學時)=彈塑性基本理論(16學時)+彈性力學基本解法(16學時)+彈塑性基本方法(16學時)+有限元法基礎(16學時)
斷裂力學(32學時)=線彈性斷裂力學(24學時)+彈塑性斷裂力學(8學時)
斷裂及損傷力學(32學時)=線彈性斷裂力學(24學時)+損傷力學(8學時)
以上列舉了部分課程,根據單元模塊還可組合成其它課程,供不同專業在設置培養方案時選擇。由于可選擇范圍寬、層次多,該方案受到我校各專業修訂培養方案負責人的好評。
三、分層次力學課程體系構建應注意的問題
1.力學課程體系要以“必需、夠用、有效、實用”為度
由于我校未設置力學類專業,所以力學類課程要注重為專業基礎和專業課服務。力學課程體系構建要緊密結合理工科專業的發展,重點放在如何利用力學知識分析、解決工程問題的能力上。在課程設置中堅持以能力為本,探索培養學生工程意識與相應的實踐能力、綜合運用能力相結合的分層次力學課程教學體系。達到為專業培養目標服務。
2.制定切實可行的教學大綱是保證教學質量的前提
教學大綱是根據課程在培養方案中的地位、作用以及課程性質、目的和任務制定的課程內容、體系、范圍和教學要求的基本綱要。它是實施教育思想和教學計劃的基本保證,是進行教學質量評估的重要依據,也是學生學習的指導性文件。結合新課程體系的構建,制定符合各專業要求、切實可行的教學大綱是保證教學質量的前提,也是進行教學研究與改革的基礎。
3. 師資隊伍建設是課程體系改革得以順利開展的重要保證
流體力學基本理論范文2
關鍵詞：教學質量；保障體系；工程流體力學
中圖分類號：G642.3 文獻標志碼：B 文章編號：1674-9324（2012）12-0035-03
工程流體力學是熱能與動力工程專業的重要專業基礎課，也是礦業工程、安全工程、礦物加工、環境工程等許多專業的重要專業基礎課。具有基礎知識涉及面廣、基本概念多、內容抽象等特點，是一門理論性和實踐性均較強的課程，不但理論抽象，而且直接面向工程實踐。在工程流體力學的教學過程中，學生普遍認為“這門課難學”。其客觀原因主要體現在三方面：一方面是工程流體力學涉及的知識比較多，如材料力學、大學物理、高等數學等；另一方面是工程流體力學課內容比較抽象，學生理解起來相當困難；最后還由于工程流體力學工程背景強，學生普遍缺乏實踐知識。為提高工程流體力學課程的教學質量，我們從構建教學質量保障體系入手。根據全面質量管理的理論和課程教學質量保障體系的功能及影響因素的分析，高校課程教學質量保障體系應由五個系統構成[1]。教學質量保障系統，就是把對教學產生重要影響的教學管理活動有機地聯結起來，形成一個能夠保障和提高教學質量的系統化、結構化、持續化的整體，其實質是不斷探索如何以更合理的方式管理學校的人才培養活動，以有效地滿足社會對高等教育不斷增長的各種要求[2]。
根據課程建設情況，制定了圖1的課程教學質量保障體系。
一、課程教學質量控制系統
工程流體力學課程教學質量保障體系的核心是其教學質量控制系統，主要包括教師隊伍建設、教材建設、教學大綱修訂、理論教學、實驗教學和考試方式改進等。
青年教師的培養是師資隊伍建設的重點。青年教師學歷層次高、基礎扎實；其不足是講課內容與生產實際及后續課程結合較少，講課時還不能收放自如。為此，安排青年教師邊上課、邊助課。實踐證明，助課是一種培養年輕教師上好課的必要環節。教材是教學內容的主要載體，我們根據專業特點編寫了一套符合專業培養目標、具有特色的高質量教材和輔助教材。針對能源與動力類專業本科教學要求，并兼顧其他相關專業的教學需要，2002年出版了《工程流體力學》第一版。該教材在江蘇省教育廳的資助下，進行整體優化、精簡、補充，突出工程背景和工程應用，作為江蘇省高校立項精品教材，于2010年出版了第二版。為使學生更好掌握工程流體力學的內容，2007年，出版了配套學習輔導教材《流體力學學習輔導與習題解答》。該教材作為工程流體力學課程的配套學習輔導教材，受到學生的歡迎，取得了良好效果。同時，為滿足《工程流體力學》雙語課程教學需要，在參考國外原版教材的基礎上，結合我校的實際情況，于2010年出版了英文版《工程流體力學》教材，完善了我?！豆こ塘黧w力學》教材體系。為提高教材質量，特邀美國肯塔基大學Jimmy Smart教授參與了教材的編寫工作，并對整本教材進行審閱、修改。在理論教學過程中，充分利用教師因素和學生因素[3]。教師是教學過程的組織者，在教學過程中發揮主導作用。通過實例讓學生理論聯系實際；通過實例來吸引學生的學習興趣，加深印象。實驗教學是理論聯系實際的主要環節，開放的實驗模式在對學生的基本實驗技能掌握，知識的綜合應用，創新意識、創新精神和開拓能力的培養方面起著重要的作用[4]。我們的實驗教學以能力培養為重點，包括動手能力、觀察能力和分析問題能力。從1999年起，我校將實測實驗、演示實驗和計算機模擬實驗融為一體，極大地改善了實驗手段。工程流體力學課程配套了16學時的綜合實驗課，學生可根據個人情況，選擇合適的時間進行實驗。為學生創造了一流的、開放的實驗室課外學習基地，有利于培養學生的創新意識和動手能力。熱能與動力工程專業本科生多次在全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽中獲獎，與工程流體力學綜合性、設計性實驗的鍛煉是分不開的?？荚嚦煽兪呛饬拷膛c學效果的一個主要指標，確保考試的嚴肅性和公平性，并使考試成績能夠如實反映教與學的效果。從學校的情況來看，還是以筆試為主，主要是考核學生對基礎理論的掌握情況，是檢驗教學質量的主要手段，也是驗證教學效果的主要途徑[5]?？荚嚨哪康氖菫榱肆私鈱W生對本課程知識體系的掌握情況，不能單靠死記硬背來檢驗學生對知識的掌握程度，考試內容要注重學生對基本理論的理解和運用上。使學生把學習的重點放在對基本理論和基本概念的應用和理解上，避免死記硬背式的學習方法。而計算題則突出對解題步驟的要求，按步驟給分，沒有步驟就不給分。目前，我們正在積極開展工程流體力學習題庫和試題庫建設。在同時開課班級較多的情況下，采取統考的形式，使考、教分離，使考試能夠更好地檢查教與學的質量和效果。
二、課程教學質量信息收集與處理系統
課程教學質量信息收集與處理系統包括領導聽課、教學檢查、督導檢查、學生信息員、學生評測等，目的是從不同側面收集課程教學的相關情況，對課程教學質量進行監控。
領導聽課主要是學院和系領導，通過聽課了解工程流體力學課程的教學情況，解決教學問題。教學檢查包括開學初、期中、期末教學檢查，掌握教學信息，穩定教學秩序。教學督導員的工作以聽課為主，督導員可隨時對課堂教學、實驗教學等進行聽課檢查、指導。為提高教學質量、加強教學管理、促進教學相長，我校2009組建了校、院兩級學生教學信息員小組。學生教學信息員覆蓋了全校所有的專業和班級，能全面地反映同學們在學習工程流體力學課程過程中發現的問題及建議，及時反映教學管理、教師教學中存在的問題。為更好地搞好工程流體力學課程建設，我們通過大范圍調查問卷和小范圍收集學生個人對工程流體力學課程的意見等方式，及時掌握學生對工程流體力學課程的意見和建議。調查問卷內容包括課程課時設置是否合適，教師教學方式安排，學生是否主動發言，學生對授課老師的要求，課程所使用的教材，課程作業量是否合適等。我們建立的這個教學質量信息收集系統，目的是多渠道、科學地收集有關工程流體力學課程教學質量的信息。本系統還有一個功能就是對這些信息進行科學的、合理的、公正的處理。信息收集和處理是為了診斷和評價，為了推進教學質量的逐步提高，為了幫助教師改進教學，促進學生、教師、管理人員三者之間圍繞學校的辦學目的、課程教學目標建立更為密切的關系，協調工作。
三、課程教學質量信息反饋系統
課程教學質量信息反饋系統包括教務處反饋、督導組反饋、教學秘書反饋、任課教師反饋和學生信息員反饋。我校常年承擔工程流體力學課程教學的主講教師6人，經常承擔工程流體力學課程教學任務的教師6人。根據教務系統要求，每次課程結束后，每個學生均必須對本課程教學過程以及任課教師作出評價，并由教務處反饋給學院和教師。我校本科教學督導組分為學校和學院兩級。督導組分別為學校、學院的教學改革工作提供咨詢。通過聽課、座談、訪問、征詢、專題評估等各種方式對教學過程進行監督，并及時提供信息和反饋意見。在制定本科人才培養方案，教材建設，課程體系、教學內容改革，教學實踐改革，教學管理以及教師教書育人，學風建設等方面提出意見和建議。教學秘書的工作涉及本院的全部教學工作，是連接各方面教學活動的橋梁和紐帶，具有承上啟下、協調左右、溝通信息和改善關系的作用。由于教學秘書非常熟悉教學管理、教學環節，又同時接觸教師和學生。因此，通過教學秘書反饋的對于課程的意見和建議，對提高工程流體力學課程教學質量具有非常重要的作用。工程流體力學任課教師根據其教學過程的切身體會，對教與學兩方面情況均比較熟悉。任課教師的反饋對于課程教學質量的提高具有直接的促進作用。教師還可通過教學例會及時反饋教學中的信息，解決教學中存在的問題。學生教學信息員小組是完善通暢的教學信息網絡和健全教學檢查、反饋、監督機制的重要手段，是學生和學校教學管理部門之間有效的信息溝通渠道。學院通過信息員反饋、學生測評、畢業生信息反饋等及時了解并解決教學問題。課程教學質量信息反饋系統通過以上多種渠道收集反饋意見，經過診斷和評價后，將結果反饋給教師，目的是幫助他們改進教學方法、提高教學質量。在我們的工程流體力學精品課程網站上，還有師生互動平臺，學生可以將他們的意見和建議直接反饋給教師，教師也可以將其建議直接返回給學生。
工程流體力學是一門理論性和實踐性均較強的課程，為切實提高其教學質量，構建了教學質量保障體系。該教學質量保障體系以課程教學質量控制系統為核心，通過教學過程信息收集、處理，并將意見和建議進行反饋，達到改進教學方法、提高教學質量的目的。
參考文獻：
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流體力學基本理論范文3
油氣儲運工程專業是研究油氣和城市燃氣儲存、運輸及管理的一門交叉性高新技術學科。
主干學科為工程流體力學、油氣儲運工程學。
本專業培養具備工程流體力學、物理化學、油氣儲運工程等方面知識，能在國家與省、市的發展計劃部門、交通運輸規劃與設計部門、油氣儲運管理部門等從事油氣儲運工程的規劃、勘查設計、施工項目管理和研究、開發等工作的高級工程技術人才。 業務培養要求：本專業學生主要學習油氣儲運工藝、設備設施方面的基本理論和基本知識，受到識圖制圖、上機操作、工程測量、工程概預算的基本訓練，具有進行油氣儲運系統的規劃、設計與運行管理的基本能力，創造與創新的新世紀人才。
主要課程為工程力學、工程流體力學、工程熱力學、傳熱學、物理化學、泵與壓縮機、電工與電子技術、油氣管道設計與管理、油氣集輸、油庫設計與管理、油氣儲運工程最優化、技術經濟學等。
（來源：文章屋網 ）
流體力學基本理論范文4
【關鍵詞】精品課程建設 工程流體力學 教學改革
為了進一步深化教學改革，加強課程建設，浙江工商大學建立了校級預選精品課程及責任教師制，為校級精品課程、省級精品課程以及國家級精品課程奠定良好的基礎。而環境科學與工程學院的《工程流體力學》于2006年即被選為校級預選精品課程，目前正以校精品課程的標準進行建設。
一、課程建設的指導思想
精品課程建設是本科教學的一項重要的基礎性工作，代表著學校的辦學特色和學科專業優勢，是學校重點專業建設、培養高層次專門人才、開展科學研究、解決經濟建設和社會發展過程中重大問題的重要基礎。各學院必須充分認識到校級精品課程建設的重要性和迫切性，切實采取措施。加大課程體系優化和課程整合的力度，加快教學內容、方法和手段的改革，抓緊課程教學隊伍建設，造就一支結構合理、教學水平高、教學效果好的課程教學隊伍，努力使這些課程進入相關專業領域的全省乃至全國先進行列。
二、精品課程建設的主要任務
1.圍繞經濟建設和社會發展中的問題，根據社會經濟發展及產業結構調整的需要和學校課程發展規劃，堅持優化學科專業結構，提高專業人才的培養質量。
2.利用學科專業具備的科研、教學等基礎條件，以專業人才培養模式改革為切入點，以專業課程建設為核心，以加強課程教學基本條件建設為保障，提高學校課程的整體教學質量。
三、精品課程建設的實施方法
1.強化教師的學科意識和團隊精神
在工程流體力學的教學改革中，采用多名教師協作教學，形成教學梯隊，加強團隊協作。形成新的教學模式。針對課程的結構，學院成立了課程教學課題組，聘用不同專業背景的教師擔任這門課程的講授任務，從而形成有專業特色的課程教學團隊。在團隊建設中。形成了老中青三個層次的教學骨干，共有教師7人，其中3位教師主講，2位小班討論，2位輔導，具有博士學位教師5人，占教師總數的71％；副高職以上3人，占教師總數的43％；40歲以下教師6人，占到教師總數的85.7％；形成了較為合理的學歷結構、年齡結構和學緣結構。課程負責人孫培德教授長期從事工程流體力學教學，具備良好的師德和較高的學術造詣，人才培養成績顯著，教學經驗豐富，教學效果良好，同時言傳身教培養年輕教師開展工程流體力學課程的教學工作，使得課程教學隊伍教學水平大幅度提高，教師之間團結協作精神好。團隊成員承擔各種教學研究課題并發表多篇教改論文，解決學生的創新能力與工程能力培養問題。對環境工程專業與工程流體力學課程的教學改革起到積極引導和促進作用。
授課教師分工協作，分別負責基礎理論知識、能量水力計算以及工程實際應用三部分的內容，突出理論知識的系統性和完整性，同時又增加了部分討論內容提高學生的學習興趣，通過教學與科研結合，將任課教師的科研經歷及最新學術成果溶入教學中，對教學過程起到深化作用。在教學過程中。根據每位教師的知識體系結構和專業背景的不同，配合不同的課程教學內容進行講課，發揮團隊合作精神，避免授課內容重復以及內容講授不完全等問題，將課程內容完整化，統一化。
2.改革工程流體力學教學內容
我校是一所以商科為特色，經、管、理、工各學科共同發展的教學研究型大學，以應用型專門技術人才為培養目標，生源來自全國各地，就業面寬?！豆こ塘黧w力學》作為環境工程專業的一門專業基礎課，以研究流體(液體和氣體)平衡和機械運動規律為核心，通過各教學環節的學習，使學生掌握流體運動的基本概念和計算方法，并能應用流體力學的基本理論，加上實驗數據以及數值模擬或經驗公式來解決工程中的實際問題；培養學生分析問題的能力和創新能力，為學習后續課程，從事工程技術工作和進行科學研究打下必要的基礎。
從2001年環境工程00級學生首開“流體力學“課程，采用北京大學出版社出版的《流體力學教程》，隨后，為了更適應工商管理類大學工科學生的授課需求。從2002年環境工程01級學生開始，課程名稱改為“工程流體力學”，教材采用西南交通大學出版社出版的《水力學教程》，隨后幾年至今。課程教材從第一版更新為第三版，增加了邊界層理論簡介、有壓管路中的水擊現象等內容。具體的知識模塊課時分配計劃為：
第一章 緒論
4學時
第二章 流體靜力學
6學時
第三章 流體動力學基礎
6學時
第四章 水頭損失
6學時
第五章 有壓管道的恒定流動
8學時
水力計算可視化教學與討論
2學時
3.完善教學條件和網絡教學
(1)可視化教學
組織力量編制《工程流體力學》ppt課件、課堂全程實施多媒體課件教學，利用水力計算可視化教學軟件以動畫形式演示本課程部分內容。例如，第三章水動力學基礎部分流線和跡線、元流和總流、恒定流與非恒定流、均勻流與非均勻流、漸變流與急變流等概念非常抽象、易混淆，在教學過程中，我們通過可視化仿真軟件，以動畫形式將各種的流動形態形象展現在學生面前，原本抽象的概念變得清晰易懂，深受學生歡迎。
(2)擴充性資料
為激發學生的學習興趣，促進學生自主學習，向學生推薦了一些與本課程相關的參考書目、國內外期刊等擴充性資料，以便學生獲取與本課程相關的知識信息。包括一些參考書目：①清華大學水力學教研室編，水力學，北京：人民教育出版社，1980 ；②年，水力學，北京：中國建筑工業出版社。1998。修訂版，2002；③陳文義，張偉主編，流體力學，天津：天津大學出版社，2004；④禹華謙主編，水力學學習指導，成都：西南交通大學出版社，1999。以及一些與環境工程專業相關的外文專業期刊：EnvironmentalScience & Technology, Water Research, International Journal for Numerical antiAnalytical Methods in Geomechanics,Intemational Journal of Environmental Pol-lution, Chemosphere,Journal of Hazardous Materials. Applied Catalysis B: Envi-ronmeatal, Chemical Engineering Science. Chemical Engineering Journal.省略/，觀看該課程完整的教學文件和多媒體課件，進行預習和復習，并可通過在線答疑解決問題，較好地滿足了課程所需。
4.提高課程教學方法及手段
本課程的重點和難點主要在于流體連續介質的理論模型、公式推導應用以及實際環境工程實踐中的應用，如實際液體恒定流能量方程式的應用、管路沿程阻力系數變化規律的確定、管網計算等。因此，要解決學生難掌握理解的辦法主要是在實際教學中，采用多種教學方式和手段，突出重點，化解難點，使學生全面理解與掌握流體力學的理論與方法。
(1)以課堂講授為主，突出理論知識的系統性和完整性，同時根據本課程特色及在教學過程中發現的問題，本課程組老師正組織力量自編教材，將水力計算可視化教學及國內外最新的研究動態整合到新教材體系中，滿足環境類專業流體力學課程的教學需要。
f2)對課程的核心概念體系進行提煉，理清概念間的邏輯關聯，由簡單到復雜，由具體到抽象。讓學生建立起清晰的理論概念，并通過大量的例題來加深學生對基本原理的理解和計算公式的運用。并在課程網站上進行試題自測，考試題目從試題庫中隨機抽取，并與人為修正相結合，實現教考分離。
(3)開展實驗教學。目前，我們通過購買流體力學仿真軟件，首先在網上實現各種流體力學實驗的模擬操作，包括伯努力方程實驗、雷諾實驗、流體流動阻力測定實驗、畢托管測速實驗、局部阻力實驗、孔口與管嘴實驗、離心泵性能曲線測定等等，使學生了解這些實驗的基本流程、操作步驟、數據處理，為今后實際實驗操作提供良好的基礎。
(4)教學結合科研。將任課教師的科研經歷及最新學術成果溶入教學中，對教學過程到了很好的深化作用。該教學方法與手段使學生在畢業設計時。能應用本課知識進行設計，培養了學生的創新精神和實踐能力。
(5)開展“大班教學，小班討論”教學模式。不定期舉辦課外講座(如流體力學與日常生活、流體力學在環境工程中的應用等)，進行小班討論，也可進行網絡教學及對話，使教學手段等豐富，教學過程更深化。
四、精品課程建設的近期規劃
1.建設新教材體系，編寫與本課程配套的精品教學及實驗教材，自主開發仿真教學軟件，建設工程流體力學教學實驗室。
2.進一步完善豐富網絡教學。提供該課程國內外相關知識內容、專業資料，通過現有網站，促進國內外同類課程間交流，擴大我校《工程流體力學》課程的社會影響力。
3.力爭成為校級精品課程。達到省級精品課程的水平，并完善成為環境工程專業領域的全省乃至全國精品課程。
流體力學基本理論范文5
[論文摘要]論文結合教學實踐，提出了以傳統教學模式為主、以現代化教學手段為輔的教學方法。結合實例講清楚基本概念，夠用為度重點突出理論公式的應用是常規教學應遵循的模式，并與多媒體輔助教學手段有機地結合起來，力求課堂教學的形式和方法多樣化，既能保證課堂信息量大，又能避免單純多媒體授課的不足，達到提高教學效果、提升教學質量的目的。
一、前言
《流體力學》是研究流體所遵循的宏觀運動規律以及流體和周圍物體之間的相互作用規律的科學，它建立在現場觀測、實驗室模擬、經典理論分析、數值計算基礎上，具有嚴謹的理論性、原理的抽象性、概念多、方程推導繁雜等特點，對學生具備高等數學知識及綜合分析與處理問題能力的要求較高，因而大部分學生覺得該課程抽象、枯燥、難懂，普遍缺乏對流體力學理論的感性認識，都有某種程度的畏懼感，導致教師難教、學生難懂成為較普遍的現象。
我校機械設計制造及自動化、過程裝備與控制工程、土木工程、安全工程、采礦工程、環境工程、礦物加工工程、建筑環境與設備工程、工程力學等專業的學生都須具備不同程度的流體力學知識和技能，它是各專業后續課程如：液壓傳動、水力學、流體機械、空氣調節、傳熱學等課程的基礎。
為此，作者通過教學實踐，就多樣化的教學方法、更新的教學內容、引入高科技的教學手段等方面進行探討，以期提高《流體力學》的教學質量。
二、以傳統課堂教學為主
《流體力學》的課程體系分為基本理論、基本應用和專門課題三大知識模塊，它要求學生具備扎實的微積分知識、力學知識等。學生在接觸流體力學課程伊始，對抽象的理論理解速度慢，對枯燥的公式及其推導過程容易厭煩，因而《流體力學》的教學應該以傳統教學方法為主。因為在傳統的課堂教學中，學生獲取知識主要是聽教師講課，通過板書教師細致耐心地闡述概念、推導公式、突出重點、強調難點，以學生容易接受的講課速度，留給學生更多的思考和消化的時間，再配合上教師的表情、手勢、師生之間的互動，會達到很好的教學效果。
(一)結合實例，講清楚基本概念
流體力學的概念多、現象多，且很多概念和現象比較抽象，難以理解，諸如：拉格朗日法、歐拉法、流線、跡線、邊界層等。因而利用身邊的實例對這些抽象的概念進行講解，例如在講授描述流體運動的兩種方法——拉格朗日法和歐拉法時，學生們很難理解。為了將概念通俗化，上課時筆者以城市公共交通部門統計客運量所采用兩種方法為例：①在每一輛公交車上安排記錄員，記錄每輛車在不同時刻（站點）上下車人數，此法類似于拉格朗日法的質點跟蹤，它與跡線的定義對應；②在每一公交站點安排記錄員，記錄不同時刻經過該站點車輛的上下車人數，此法等同于歐拉法，與流線的定義對應。
在講解伯努利方程原理的時候，例舉1912年“豪克”號鐵甲巡洋艦與同行疾駛“奧林匹克”號遠洋輪相撞的船吸現象，讓學生清楚掌握流體的壓強與它的流速有關，流速越大，壓強越小；反之亦然。
概念是公式推演的基石，沒有準確的概念，后續的公式推演幾乎難以為繼，清晰的概念會使公式的講解和推演變得更加簡易。利用淺顯易懂的生活實例來闡述抽象的概念及其之間的內部聯系和區別，教師易教、學生易懂，將會達到事半功倍的效果。
（二）以用為度，重點突出理論公式的應用
伯努利方程是能量守恒定律在流體力學中的具體應用，是流體靜力學和流體動力學的基礎，始終貫穿著整篇教材。在講解該理論公式的時候，先從容易理解的靜力學平衡微分方程推導開始，強調公式所依據的原理是牛頓第二定律，假設條件是平衡、理想、靜止的流體，重點引導學生如何理解公式各項的幾何意義和物理含義，掌握公式的實際應用。這樣學習到后面的動力學伯努利方程時，先易后難、循序漸進，學生就覺得不會那么深奧。在講解相對平衡的流體壓強分布規律時，就要求學生必須掌握推導過程，因為它在解決一般平衡流體內部的壓強分布規律及其對固體壁面的作用力問題時非常重要。而對于連續性方程和動量方程的學習，只強調記住結論和理解公式中各個物理量的含義。這樣做，有效地避免了大量公式繁瑣的推導給學生帶來的畏難情緒，也能夠做到以用為度、重點突出。
不可否認，依靠粉筆與黑板的教學條件、以教師為主體的傳統教學模式，教學形式單一，教學手段不先進，教學效率不高，適應不了課程教學學時少、受教育學生數增加的情況。
三、以現代化的教學手段為輔
當前以計算機多媒體技術為主的現代化教學手段已經普遍地應用于高校的教學中。制作教學用的視頻、多媒體軟件、電子課件等素材，作為課堂教學有力的輔助教學手段，可以在有限的時間內，利用圖文并茂的信息傳播方式，將課程內容及有關背景資料以影像、圖片等形式，直觀地傳播給學習者，將流體力學中抽象的概念和理論具體化、形象化，激發學生學習興趣，使得學生能夠從感性認識開始，逐步上升到理性認識，進而能夠達到運用知識解決問題的能力。
結合流體力學精品課程的建設，教學團隊制作了流體力學多媒體電子教案，并在教學過程中不斷完善，逐步取得了良好的教學效果。在設計與制作多媒體課件時，遵循課堂教學的基本規律，既發揮傳統板書教學中容易帶動學生思路、逐條在黑板上書寫的特點，在課件制作中根據講解的進度逐條展現公式條目等內容，同時又將難以理解、難以用語言描述的拉格朗日法和歐拉法、流線、邊界層和紊流等抽象概念和流動現象，以多媒體的方式在課堂上直觀地呈現出來，幫助學生建立清晰的印象。教學團隊收集、制作了大量的多媒體素材，例如在講解雷諾判據的時候，制作了雷諾實驗的FLIASH素材，以動畫的形式向學生展示了流體流動的兩種不同狀態，以及流態判據—雷諾數與流動速度、管徑、流體種類有關系。運用多媒體輔助手段表達后，能夠幫助學生很好地理解課程的重、難點，提高教學效率。利用多媒體技術，還可以制作需占用大量時間板書和不易通過板書表述的內容，提高了教學效率。
多媒體教學的內容一定要做到提綱挈領、重點突出，有所為有所不為。多媒體技術沒有好壞之分，只有合理使用與不當使用之別。但是實踐應用中，發現有的教師完全拋棄以往的黑板式教學模式，離開多媒體手段就上不了課；有的教師將教材內容全部照搬到了課件中，自己就成了的幻燈片放映員，“照機宣科”；有的教師制作的多媒體課件過分追求課件的美觀性，界面過于華麗，淡化了教學重點；也有的教師忽略學生對課件內容理解消化的時間，致使學生的思維跟不上教師講解的速度，降低了教學效果。上述現象將會造成一種新形式的“滿堂灌”，只不過是由“人灌”變成“機灌”而已。
四、總結
流體力學作為一門專業基礎課程，其重要性不言而喻。傳統教學模式能夠將前后知識貫通，突出重點，化煩就簡、引入實例形象闡述概念原理，促進知識的系統化進程；多媒體教學能將難于理解的知識通過圖文、音像生動地顯現出來，幫助學生理解性記憶。借助于先進的教學手段，將多媒體輔助教學手段與傳統教學方法有機地結合起來，力求課堂教學的形式和方法多樣化，既能保證課堂信息量大，又能避免單純多媒體授課的不足，才能提高教學效果、提升教學質量。以上是筆者在流體力學教學實踐中的體會，愿與同行共同切磋。
基金項目：2009年安徽省教育廳《流體力學》精品課程
[參考文獻]
[1]許賢良，王傳禮，張軍等．流體力學[M]．北京:國防工業出版社，2006．
流體力學基本理論范文6
針對工程流體力學課程當前存在的問題，結合CDIO工程教育模式，從理論和實踐之間的關系、學風建設、教師身份轉換以及考核機制方面進行改革，重點加強對學生主動學習能力，工程應用能力和團隊合作能力的培養。實踐表明，實施CDIO工程教學改革達到了預期的人才培養目標，也對其他課程的教學改革具有參考意義。
關鍵詞：
CDIO工程教育模式；工程流體力學；教學改革；三級項目
0引言
隨著中國工業化進程的不斷推進和“再工業化”戰略的提出[1]，我國需要一大批有著扎實的專業知識、具備良好工程能力的工程師人才。應用型本科院校承擔著培養創新能力和工程能力人才的重任。如何使畢業生具備良好的自主學習能力、團隊合作意識、系統分析和動手能力，已成為我國高等工程教育改革的重點和難點。CDIO是一種強調創新與工程實踐的新型高等教育模式，其核心是將教學與工程實踐緊密結合，以滿足企業對工程人才知識結構和工程能力的需求，解決傳統工科高等院校在人才培養中出現的重理論教學輕實踐問題。按CDIO模式培養的學生，學習遷移能力、理論聯系實踐能力強，具備自主學習能力和“終生學習”的習慣，深受社會與企業歡迎[2，3]。工程流體力學是力學的一個重要分支，側重在生產生活上與氣體和液體相關的工程實際應用，它不追求數學上的嚴密性，而是趨向于解決工程中出現的實際問題[4]。要求學生對試驗研究、理論分析和數值計算有深入的理解，才能對實際工程問題進行定性、定量分析。將CDIO教學模式引入工程流體力學的課程教學改革中，更有利于提高學生的工程實踐能力和水平。
1工程流體力學課程存在的問題
1.1理論教學困難
隨著教學計劃改革的進行，工程流體力學課程的教學計劃課時由傳統的50課時縮減為目前的32課時。其中，教學學時為26課時，實驗學時為6課時，學時少，內容多，學生理解困難。
1.2學生學習主動性差
傳統課程理論性較強，需要熟練掌握的公式復雜，內容較為抽象，學生存在理解困難、理論與實踐脫節等問題。同時實驗環節學生的參與度很低，看多于做，更談不上思考和理解。
1.3考核方式單一
傳統的筆試考核方式造成了學生學習依賴心里嚴重，學習遷移能力差等問題。只在乎基本理論的死記硬背和卷面考試，面對實際問題無從下手，難以判斷學生對課程的掌握情況。
2CDIO工程教育理念
CDIO工程教育模式是由麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國研究團隊于2001年創立的新型的工程教育模型。CDIO即構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）和運行（Operate），包括了三個核心文件：1個愿景、1個大綱和12條標準[5]。根據工程師應具備的能力以逐級細化的方式表達出來，為工程教育改革提供了系統全面的指導，代表了當代工程教育的發展趨勢。CDIO工程教育模式從2005年引進我國以來，取得了令人矚目的成就。燕山大學作為教育部機械類、電氣類的CDIO工程教育模式研究與實踐課題組試點的第一批高校之一，積極推進CDIO工程教育改革進程。自2008年春季學期開始實施基于CDIO模式的教學改革以來，已經培養了七屆畢業生，積累了豐富的教學改革經驗，并不斷進行創新，為CDIO工程教育模式在中國的發展做出了一定的貢獻。
3規劃調整基于現代工程環境下的“工程流體力學”課程體系
傳統的工程流體力學教學體系已經不能滿足當今社會對工程人才素質的需求?；贑DIO思想構建的新的課程體系，加強了對學生基礎知識積累和運用的要求，強化工程實踐環節，重視對學生動手能力的培養。同時，重點介紹工程流體力學的最新科學技術領域和工程領域的發展，以構建新型多層次課程教學體系。在實際改革進程中，要強調基礎素質的培養，采用課堂理論教學、課下多層次實驗和三級項目相結合的方法，注重與學生之間的交流與反饋，將基于CDIO的課程教育改革平穩、有序地進行[6]。
4基于CDIO的課程具體教改內容
4.1理論教學環節改革
針對工程流體力學學科基礎性強，理論難度大，應用范圍廣的特點，基于CDIO思想的課程改革采用將授課內容精簡，關鍵知識點精講，綜合性知識點布置主題性任務的方法，讓學生主動學習，拓展知識面，培養了學生進行獨立思考的能力。充分利用互聯網資源以及教師的實際工程經驗，對知識點進行剖析，增強學生對知識點的感性認識。同時制作大量的流體流動動畫，展示最新工程流體力學學科應用資料，極大地豐富了教學資源，便于理解重要知識點，激發學生的學習興趣和主動性。
4.2實踐教學環節改革
華裔諾貝爾物理學獎獲得者李政道先生，在關于杰出科學人才培養的問題上特別強調實驗精神和實驗能力?；贑DIO思想課程改革的實踐環節，以三級項目為主，多層次實驗教學為輔，全面鍛煉學生的知識檢索能力，團隊協作交流能力，多學科、大系統的掌控能力，并能夠對學生知識的掌握情況進行深入的了解[7]。工程流體力學三級項目包括：系統全面的任務要求，靈活多變的題目選擇，細致的團隊任務分工，明確的節點匯報形式，以及一套合理的考核機制。以2014年秋季學期工程流體力學三級項目為例，要求每個班級的學生自行組隊，3-5人一組，每組選出一個組長，分別從六個題目中任選一個為題，對該題目進行分析、求解，明確組內成員分工，按時進行節點匯報，最后提交三級項目的課程報告和項目感想，抽簽進行PPT匯報。通過對學生的反饋信息和實際表現進行分析可以看出，三級項目的方法可以將CDIO教育改革理念與課程知識完美融合。不僅讓學生對所學知識有了更加深刻的理解，鍛煉工程實踐能力，而且讓教師的參與者和引領者作用得到充分發揮。
4.3學風建設環節改革
工程流體力學課程的理論難度較大，采用傳統的課堂式教學和單一卷面考核的方式，使學生只關注考試得高分，做實驗不提前準備、不關注原理，更讓一部分學生產生了課程學了也毫無用處的想法?；贑DIO工程教育的流體力學課程改革，嚴格按照CDIO的12條標準與能力大綱的要求，設計出一套合理的、循序漸進的三級項目考核機制。在項目的進展過程中，學生需要付出很多的課余時間，對項目的相關內容進行廣泛的搜索和學習，通過軟件仿真、理論計算以及與工程應用對比等方式，使學生對所學知識有了更深刻的認識。同時，學生充分體會到了團隊合作過程中，成員間交流、溝通、共享的重要性，體會到了集體智慧帶來的沖擊，以及團隊合力完成項目的成就感。在聽取其他小組匯報的過程中，對整個課程也有了更加深刻的理解。
4.4教師身份轉換環節改革
根據CDIO工程教育改革方案的要求，教師不僅僅是知識的傳播者，更是知識交流的參與者和引導者[8]。教師在自身知識和工程經驗積累的基礎上，嚴格按照CDIO工程教育改革能力大綱要求，系統、全面地整理出獨具特色的課堂教學教案。表2給出了工程流體力學課程某一個單位學時的部分課堂教學教案，只有按照詳盡的能力大綱的要求，才能充分保障教學質量。在三級項目考核機制的進程中，每個小組都要與教師在課下進行深入的溝通和交流。這種輕松、愉悅的溝通方式，不僅拉近了教師與學生之間的距離，而且使教師能夠更加充分地發揮參與者和引領者的作用，積極地引領學生走向自主學習和探索的階段。
4.5考核機制環節改革
與傳統單一卷面考核的方式相比，基于CDIO工程教育改革的考察機制更加注重對學生學習態度和學習能力的考察。目前采用的考核方法是：課堂出勤0.1，平時作業0.1，實驗成績0.1，三級項目0.1，考試卷面成績0.6。其中，三級項目由二部分組成：①組內互評等分，總分5分，最優分和最差分相差不得小于1分，組內人均得分為4分；②導師評分，總分5分，最優分和最差分相差不得小于1分。實踐證明，CDIO工程教育改革的考核機制更加公平、合理，克服了學生對卷面考試的依賴，提高了學習的積極性，同時保證了課程、實驗和三級項目的正常有序進行。近三年的課程合格率由改革前的低于75%，穩步增長并保持在90%以上，獲得了學生們的廣泛認可。
5結束語
CDIO工程教育體系是基于歐美發達國家的教育基礎而提出發展的，并不完全符合我國的教育情況和社會背景。如何將CDIO工程教育改革消化吸收，與中國的社會現狀和教育現狀相結合，走出一條具有中國特色的教學改革之路，是今后CDIO在中國發展的重點和難點。通過對幾年來基于CDIO工程教育理念的工程流體力學課程改革成果進行分析，可以得出很多寶貴的經驗。應用型本科院校必須克服困難，強調方法，將改革進行下去，只有這樣才能培養出符合當代社會發展需要的工程型人才。同時，教育改革是一個漫長的過程，必須本著“決策—實施—檢查—反饋—修正”的閉環管理思路，才能將改革合理、平穩地進行下去。
作者：袁曉明 王超 杜冰 單位：燕山大學河北省重型機械流體動力傳輸與控制重點實驗室 燕山大學先進鍛壓成形技術與科學教育部重點實驗室
參考文獻：
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[3]顧學雍.聯結理論與實踐的CDIO—清華大學創新性工程教育的探索[J].高等工程教育研究，2009，01：11-23.
[4]高殿榮，張偉.工程流體力學[M].北京：化學工業出版社，2014，1.
